糧食蔬菜瓜果無土栽培方面的新技術(shù)研究

宋高萍

（東明縣東明集鎮(zhèn)人民政府，山東東明 274509）

0 引言

由于生活水平的提高，人民群眾對無公害農(nóng)產(chǎn)品的需求愈來愈高，這在一定程度上也促進了農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易的發(fā)展。早在20世紀(jì)30年代，中國人就開始研發(fā)了無土栽培技術(shù)，這是一種利用人造環(huán)境來取代天然土地進行作物栽培的新技術(shù)，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在農(nóng)作生產(chǎn)中的運用，也代表了中國當(dāng)代最優(yōu)秀的農(nóng)耕方式。利用無土栽培技術(shù)來實現(xiàn)糧油蔬菜瓜果種植，已成為中國未來糧油蔬菜種植業(yè)的主要發(fā)展方向。

1 無土栽培的意義

盡管中國地大物博，但能夠耕作的農(nóng)田面積很有限，特別是隨著中國市場經(jīng)濟的發(fā)達和城市化進程的日益深入，中國不少地區(qū)都存在著土壤污染和耕地減少等問題，因此土壤資源問題也越來越突出，無土栽培技術(shù)的問世在一定程度上解決了人類發(fā)展水平和土地資源短缺之間的問題。無土栽培技術(shù)也叫營養(yǎng)液栽培法，是一個完全不依靠天然土壤的新種植方法，不再受土壤條件的約束，而只是利用將植株生長發(fā)育所需要的養(yǎng)分溶解于水中，以產(chǎn)生高營養(yǎng)液溫度來供給植株的正常生長發(fā)育。

1.1 糧食作物產(chǎn)量高、經(jīng)濟效益好

因為無土栽培技術(shù)較好地解決了土地種植中不得而解的水量、養(yǎng)分與空氣溫度的矛盾。尤其是土壤養(yǎng)分液溫度的pH值很容易調(diào)節(jié)，所以天然災(zāi)害損失因素較小，土壤病蟲害少，糧食作物生長發(fā)育快，產(chǎn)量較高。在中國，進行無土栽培技術(shù)的科學(xué)研究盡管持續(xù)時間并不長，但種植經(jīng)驗卻證明了這一點。山東省棗莊市的蔬菜無土栽培技術(shù)，成本減半，產(chǎn)出增倍。

1.2 作物生產(chǎn)無公害、品質(zhì)好

無土栽培技術(shù)采取了營養(yǎng)液循環(huán)利用等多種形式，并嚴格進行了消毒管理，從而可以最大限度地適應(yīng)于作物的生長發(fā)育，沒有因病蟲害防治而產(chǎn)生的環(huán)境污染和條件，從而減少了農(nóng)藥污染，不但適合于綠色的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，也同時改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量。如，無土栽培技術(shù)的番茄外形端正、色彩鮮艷，口感較好，營養(yǎng)價值也高，維生素C的含量比較大田栽培的高出約30%，同時維生素A和礦物質(zhì)的含量也均有提高。而無土栽培技術(shù)的花卉，無病害、繁殖速度快、品質(zhì)好、觀賞價值也高。

1.3 可節(jié)約大量的水和肥料

傳統(tǒng)種植方式土地滲漏和大氣蒸發(fā)很嚴重，因此土壤作物所吸受的水分也只有其中的很少量，施用的化肥也只有50%～60%能被土壤作物吸收并使用。而無土栽培技術(shù)中，水、肥一體化使?fàn)I養(yǎng)液高溫給土壤作物吸收利用，營養(yǎng)液高溫通常是是在不會泄漏的容器中，因此損失很小，基本可以做到水、肥料全被土壤作物所使用。中國目前已是嚴重缺水的農(nóng)業(yè)大國之一，無土栽培技術(shù)無疑為節(jié)水農(nóng)業(yè)開拓了一個嶄新的發(fā)展渠道。

1.4 適合農(nóng)業(yè)工廠化生產(chǎn)，降低農(nóng)民勞動強度

無土栽培可使農(nóng)夫從辛苦的田地勞動中解放出來，進而大大提高農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率。無土栽培技術(shù)大大簡化了傳統(tǒng)泥土播種的耕作程式，免去了耕翻泥土、整畦、灌水、施肥、除草等費力費時的一道道環(huán)節(jié)，極大節(jié)約了勞動強度，同時也克服了由于與單一作物長期連作而引起的地力衰竭等重大社會問題，進而大大減少了輪作換茬、改良土壤結(jié)構(gòu)等舉措。無土栽培技術(shù)極易利用最先進的農(nóng)業(yè)機械設(shè)備，實現(xiàn)了智能化生產(chǎn)，將作物生長與發(fā)展所需要的各種指標(biāo)，如光照強度、氣溫、相對濕度、超臨界二氧化碳含量、土壤pH值等，送入了計算機，并完全實行了計算機管理，使糧食作物的生長與發(fā)展得到了最佳狀態(tài)，從而實現(xiàn)最高的生物產(chǎn)量。

1.5 不受地理約束，適用范圍廣

由于適栽植物眾多以及無土種植農(nóng)藝的特點，也決定了它使用區(qū)域的廣闊。無土栽培技術(shù)還可能會往天上進一步發(fā)展，向地底擴展。在深海里作業(yè)的潛水艇里，乃至遨游太空的宇宙飛行器中，都能夠使用無土栽培科學(xué)技術(shù)，在制造食品的同時排放出空氣中。無土栽培的科學(xué)技術(shù)適合所有植株，尤其是根冠比介于1/8～1/4的植株。無土栽培科學(xué)技術(shù)繼續(xù)發(fā)展，在不遠的將來，在室內(nèi)也有望制造糧食作物。

2 無土栽培的類型與實施要點

無土栽培技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成較完善的農(nóng)用科學(xué)技術(shù)，有著巨大的應(yīng)用空間，目前已經(jīng)在反季節(jié)性果蔬生產(chǎn)種植、觀賞性果蔬種植、自然環(huán)境條件比較惡劣的特殊區(qū)域和太空農(nóng)場等領(lǐng)域方面獲得了廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。目前的無土栽培科技主要包括了有機養(yǎng)分無土種植、無機養(yǎng)分無土種植二類，在糧食作物及蔬菜瓜果的種植和使用時，應(yīng)要明顯區(qū)別，并熟練掌握它們的使用要領(lǐng)。

2.1 無機營養(yǎng)無土栽培實施要點

2.1.1 在進行糧食蔬菜瓜果種植的過程中，第一步就是需要結(jié)合實際需求科學(xué)的配比無機基質(zhì)與有機基質(zhì)，促使其能夠充分的混合，隨后再采用互福爾馬林溶液以及化學(xué)滅菌箱等多種手段針對基質(zhì)進行殺菌處理[1]。

2.1.2 針對這些準(zhǔn)備好的基質(zhì)，相關(guān)工作人員可以針對其進行工業(yè)營養(yǎng)液配置并提升溫度，以糧食生長發(fā)育的實際需求進行各種相關(guān)數(shù)值的調(diào)試與控制，針對工業(yè)營養(yǎng)液升溫及硫銨母液可以同時進行配置，針對配置全過程的營養(yǎng)液含量、溫度以及pH酸堿度進行嚴格的把控，使?fàn)I養(yǎng)液pH酸堿水平始終保持在5.5～6.5之間。在配置的過程中，相關(guān)工作人員需要使用充氣泵等裝置或是不停地對營養(yǎng)液進行攪拌使其升溫，結(jié)合實際需求調(diào)整營養(yǎng)液中的含氧量。

2.1.3 針對營養(yǎng)液，應(yīng)當(dāng)定時的進行更換，每周應(yīng)當(dāng)保持在3次以上的更換次數(shù)，為了切實保障灌溉的針對性和準(zhǔn)確性，要保證供液系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進而保障輸液管道設(shè)計和滴液設(shè)備布局的科學(xué)合理性。同時，無土栽培技術(shù)是一個完全不依靠天然土壤的新種植方法，不再受土壤條件的約束，利用將植株生長發(fā)育所需的養(yǎng)分溶解于水中以產(chǎn)生高營養(yǎng)液溫度，以供植株正常生長發(fā)育。

2.2 有機營養(yǎng)無土栽培技術(shù)

科研加工并配制有機肥，使之得以完全發(fā)揮并腐熟，而后再經(jīng)過風(fēng)干加工，待其充分風(fēng)干后經(jīng)過粉碎加工并篩分[2]。然后，科學(xué)合理的選擇種植基質(zhì)[2]。經(jīng)過實踐的證明，爐渣與草炭配比選擇時，最好配比是6：4；河沙與椰殼的最好配比為1：1；鋸末、焊渣、葵花桿三者的最好分配比率為3：2：5；當(dāng)采用珍珠巖和草炭的比例分配時，二者最好配比為3：7。需要根據(jù)實際情況設(shè)置一些蔬菜栽培，并設(shè)置一些輔助性的供液系統(tǒng)等栽培設(shè)施，在出水口設(shè)置濾網(wǎng)，為營養(yǎng)液的清潔度提供更加充分的保障。

在進行有機物種植的過程中，要對無土栽培的施肥管理工作報以高度重視。在開展種植工作之前，就應(yīng)當(dāng)在基肥中適當(dāng)?shù)奶畛溆袡C肥，并且在農(nóng)作物種植之后的20天內(nèi)每隔10～15天，根據(jù)實際情況進行1次追肥。在此過程中，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)引起高度重視，在進行施肥的過程中，要嚴格的按照農(nóng)作物的實際生長情況選擇適當(dāng)?shù)姆柿喜⒃诨蕛?nèi)部均勻的施加，最好是在農(nóng)作物的根大約間隔5 cm的地方進行施加。一般情況下，基質(zhì)氮肥含量通常在80～100 g/m2之間，鉀肥通常情況下在50～180 g/m2之間，磷肥通常在30～50 g/m2之間。但是，實際的施肥量還需要以農(nóng)作物的實際生長需求為標(biāo)準(zhǔn)進行確定。

3 糧食蔬菜瓜果無土栽培的新技術(shù)

早在20世紀(jì)30年代，中國人就開始研發(fā)了無土栽培技術(shù)，這是一種利用人造環(huán)境來取代天然土地進行作物栽培的新技術(shù)，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在農(nóng)作生產(chǎn)中的運用，也代表了中國當(dāng)代最優(yōu)秀的農(nóng)耕方式。

3.1 固體基質(zhì)培養(yǎng)

對于大部分北方地區(qū)而言，由于其硬水區(qū)中含有大量的鈣鋁離子，因此不適合進行深水培育?？梢宰们椴捎脿t屑、草灰及木吒等固體的物質(zhì)當(dāng)做基質(zhì)進行無土栽培。這種固態(tài)的基質(zhì)常見的有壟型、溝型以及袋型和有機生態(tài)基質(zhì)。有機生態(tài)基質(zhì)作為基礎(chǔ)作為一種高效率的固態(tài)基質(zhì)，當(dāng)前我國無土栽培技術(shù)發(fā)展過程中出現(xiàn)的效率問題及資源投入問題都能夠得到充分的解決[3]。

在應(yīng)用這種方式的過程中，需要將雞糞及蒿桿粉等進行高溫的發(fā)酵滅菌，隨后按照規(guī)定將其投入到培養(yǎng)基質(zhì)中，再在基質(zhì)上鋪軟滴灌技術(shù)，這種方式的應(yīng)用能夠極大程度的節(jié)省投入。后者則是根據(jù)農(nóng)作物生長發(fā)育的需要在基質(zhì)中選定單種或是多個比例，然后將其存放于塑膠袋或是其他形式的基質(zhì)里，再通過在上面安裝滴灌裝置實現(xiàn)營養(yǎng)液滴灌，該種方法的適用范圍也更廣。

3.2 水源培養(yǎng)

水源培育方法分營養(yǎng)液膜水培法和浮板毛管水培法。前者為中國沿海先進城市在20世紀(jì)80年代初由外國引入的水培技術(shù)，采用這種水培方法所種植的糧食作物，其根系僅須借助栽培水槽或溝底的淺液流動即抽濾吸肥，很好地解決了植根抽濾和吸氧的問題。但該種方法對水電的依賴性很高，如果停水或斷電就會造成土壤液流不穩(wěn)，進而影響糧食作物的正常生長發(fā)育[4]。后者則有效地克服了營養(yǎng)液膜培養(yǎng)法對水電的依賴性，其利用分根法使一部分根系伸展到置于液面的濕氈或發(fā)泡浮板上，這種方法置于浮板上的根系可以抽入空氣，而置于浮板下的根系則可滲入養(yǎng)分液溫度中吸取水分肥料，該種模式對于空氣含氧量較低、水溫度高的地方也同樣適宜。

3.3 氣霧培養(yǎng)

定量氣霧劑培養(yǎng)是近二年最新發(fā)明的無土培育方式，它是將農(nóng)作物懸掛于密閉的種植設(shè)備中，使其根系暴露于室外，利用噴灑裝置將營養(yǎng)液溫度霧化為霧滴狀態(tài)，隨即噴灑于植株根系，為其供給水分和營養(yǎng)。利用該種方法可以有效減少農(nóng)作物中硝酸鹽的濃度[5]。

4 應(yīng)用情況及社會經(jīng)濟效益

目前，生態(tài)基質(zhì)栽培科學(xué)技術(shù)已在我國31個?。▍^(qū)、市）普及，占我國無土栽培總量的85%以上。從農(nóng)作物發(fā)展趨勢來看，農(nóng)耕文明標(biāo)志即人們對作物生長發(fā)育的有效干預(yù)與掌握程度[6]。無土栽培科學(xué)技術(shù)的問世，使農(nóng)作物生產(chǎn)的機會完全脫離了自然環(huán)境條件的約束，可以完全根據(jù)個人的意志，朝著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化、機械化和工廠化的方式發(fā)展。無土栽培技術(shù)能提高生產(chǎn)茬次，可大幅度提高蔬菜的生產(chǎn)率，同時，也是解決溫室連作障礙可行、經(jīng)濟有效和徹底的措施，發(fā)展無土栽培技術(shù)既能有效地改善設(shè)施蔬菜的生產(chǎn)條件和質(zhì)量，同時又是發(fā)展觀光旅游農(nóng)產(chǎn)品、旅游休閑農(nóng)產(chǎn)品的主要種養(yǎng)發(fā)展模式，促進農(nóng)民增收和社會穩(wěn)定。

從耕地的角度看，耕地是一種寶貴的、不可再生的資源。無土栽培技術(shù)能夠充分利用大量的非耕土地產(chǎn)出較高效益的園藝產(chǎn)品，并合理地使用沙地和工礦廢棄地以及荒漠等開展蔬菜生產(chǎn)，從而減少了人地沖突，達到生態(tài)治理和高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的統(tǒng)籌發(fā)展目標(biāo)。在山東省和河北省等土地嚴重退化的設(shè)施蔬菜產(chǎn)地獲得了大量的研究與推廣，經(jīng)濟效益超過2萬元/667m2，從而很大程度上解決了農(nóng)業(yè)設(shè)施土壤嚴重退化的問題，有效促進了農(nóng)業(yè)設(shè)施農(nóng)產(chǎn)品的可繼續(xù)發(fā)展。在西北砂石地和東南沿岸海灘地等非耕地上的有效應(yīng)用面積將達到3333.33 m2，經(jīng)濟效益將達到超過1.5萬元/667m2，在生態(tài)治理的同時實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)增收，提高了我國的生態(tài)環(huán)境治理水平，增加了農(nóng)村收入，有利于提高國家設(shè)施蔬菜生產(chǎn)科技的規(guī)?；芾硭?，有利于有效利用國家大面積的非耕土地，有利于保護國家土地資源乃至全國糧食安全。

5 結(jié)語

在固體基質(zhì)培養(yǎng)的過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)切實以實際情況為標(biāo)準(zhǔn)，選擇有機生態(tài)型的基質(zhì)，在應(yīng)用壟型、溝型及袋性的過程中應(yīng)當(dāng)積極應(yīng)用相關(guān)的配套設(shè)備。在進行水培育的過程中，采用營養(yǎng)液膜能夠保障植物根系抽濾和吸氧困難的問題得以充分解決，但是應(yīng)用這種技術(shù)需要較高的水質(zhì)需求。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，后續(xù)出現(xiàn)的浮板毛管水培法能夠?qū)⒄麄€問題充分的解決，在一些溫度高及含氧度較低的地方同樣可以發(fā)揮出良好的效果。定量氣霧劑培養(yǎng)特點就是從根系中暴露出來，糧食作物在生長過程中需要的養(yǎng)分側(cè)采用噴射的方式給予，糧食作物中存在的硝酸鹽排放能夠得到充分的控制。在應(yīng)用無土壤種植技術(shù)的過程中，該技術(shù)增加糧食作物產(chǎn)量的效果十分明顯，并且環(huán)保性更為突出。